(57)【要約】【課題】  排出通路内におけるキャビテーションの発生を抑制することのできる流量制御弁を提供することである。【解決手段】  スプールＳの移動によって排出通路５がスプール孔６内を介して供給通路４に連通したときに、供給通路４からの圧油の一部を余剰流量として、スプールＳの環状溝Ｓｃを経由して排出通路５に導く流量制御弁において、上記スプールＳのパイロット室８と反対側に、直径をスプール径よりも僅かに小さくした小径部３０を設けるとともに、この小径部３０と上記環状溝Ｓｃとの間に室３２を備え、スプールＳの移動によって排出通路５が供給通路４に連通したときに、小径部３０とスプール孔６との間に上流側絞り３５が形成され、かつ、上記室３２の下流側であって、スプールＳとスプール孔６との間に下流側絞り３６が形成されることを特徴とする。【選択図】  図１
2005035482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングとを備え、上記スプールの移動によって排出通路がスプール孔内を介して供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁において、上記スプールのパイロット室と反対側に、直径をスプール径よりも僅かに小さくした小径部を設けるとともに、この小径部と上記環状溝との間に室を備え、上記スプールの移動によって排出通路が供給通路に連通したときに、小径部とスプール孔との間に上流側絞りが形成され、かつ、上記室の下流側であって、スプールとスプール孔との間に下流側絞りが形成される構成にした流量制御弁。
【請求項２】
小径部を、間隔を開けて複数設けるとともに、各小径部間に室を設け、各小径部とスプール孔との隙間によって、それぞれ上流側絞りが形成される構成にしたことを特徴とする請求項１記載の流量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、余剰流量を排出通路に排出することによって、アクチュエータポートに導く流量を制御する流量制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、流量制御弁ＦＶを備えたパワーステアリング装置の回路図を示している。図示するように、ポンプ１の吐出口１ａには、流路２を介してパワーステアリング機構ＰＳを接続している。また、上記流路２の途中には、可変オリフィス３と流量制御弁ＦＶとを設けている。
【０００３】
上記流量制御弁ＦＶは、そのボディ１０に供給通路４と排出通路５とスプール孔６とを形成している。上記スプール孔６には、スプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７とスプール孔６とによって、パイロット室８を形成している。このパイロット室８には、スプリング９を設け、このスプリング９の弾性力をスプール７の一端７ａに作用させている。
【０００４】
上記パイロット室８には、パイロット通路２７を介して可変オリフィス３の下流の圧力を導いている。そして、この可変オリフィス３の下流の圧力を、スプール７の一端７ａに作用させている。一方、スプール７の他端７ｂには、可変オリフィス３の上流の圧力を作用させている。
【０００５】
したがって、上記スプール７は、その一端７ａ側の圧力作用及びスプリング９のバネ力と、他端７ｂ側の圧力作用とがバランスする位置に移動する。そして、このスプール７の移動した位置に応じて、供給通路４と排出通路５との連通面積が決まるようにしている。なお、供給通路４と排出通路５とが連通すると、ポンプ１の吐出油の一部が、余剰流量として排出通路５を介してタンクＴに戻されることになる。
【０００６】
図９は、上記ポンプ１及び流量制御弁ＦＶの具体的な構造を示した断面図である。
図示するように、アルミ製のボディ１０と、カバー１１とからなるハウジングＨには、軸孔１２，１２をそれぞれ形成するとともに、これら軸孔１２内に軸受け１３，１３を設けている。そして、これら軸受け１３、１３によって、シャフト１４を回転自在に支持している。
【０００７】
上記シャフト１４には、複数のベーン１６を突出自在に収容したロータ１５を固定している。このロータ１５の周囲には、略楕円形の内壁を有するカムリング１７を設けるともに、このカムリング１７にサイドプレート１８を当接させている。
【０００８】
上記ボディ１０には、流量制御弁ＦＶを組み込んでいる。この流量制御弁ＦＶは、図１０に示すように、そのボディ１０に供給通路４、排出通路５、及びスプール孔６を形成するとともに、供給通路４及び排出通路５をスプール孔６に開口させている。また、上記スプール孔６には、スプール７を摺動自在に組み込むとともに、このスプール７の移動位置に応じて、供給通路４と排出通路５とを連通させたり、その連通を遮断したりするようにしている。なお、ポンプ１が停止している場合、スプール７は、パイロット室８に設けたスプリング９の弾性力によって図示する位置を保ち、供給通路４と排出通路５との連通を遮断している。
【０００９】
また、上記スプール孔６の他端側には、コネクタ２１を挿入して固定している。このコネクタ２１には、アクチュエータポート２１ａを形成するとともに、このコネクタ２１の内周に、貫通孔２２を有する筒状部材２３を設けている。
【００１０】
一方、上記スプール７の他端７ｂ側には、ロッド部材２４を固定し、このロッド部材２４を上記貫通孔２２に貫通させている。そして、このロッド部材２４と貫通孔２２との隙間によって、可変オリフィス３を構成している。
上記ロッド部材２４は、スプール７と別部材になっていて、その一端をスプール７に圧入しているが、このロッド部材２４は、スプール７に一体形成してもよい。
【００１１】
この可変オリフィス３は、図示するノーマル状態、つまりスプリング９の弾性力によってスプール７がロッド部材２４を介してストッパ２３ａに当接しているときに、その開度が最大になる。そして、スプール７がスプリング９に抗して移動すると、大径部２４ａが貫通孔２２に近づいて、それにつれて可変オリフィス３の開度が小さくなるようにしている。
【００１２】
また、上記コネクタ２１には、圧力感知孔２５と環状溝２６とを形成している。そして、上記環状溝２６を、ボディ１０に形成したパイロット通路２７を介してパイロット室８に連通させることによって、可変オリフィス３の下流側の圧力を、パイロット室８に導くようにしている。
なお、図中符号Ｒは、リリーフバルブであり、このリリーフバルブＲによって、パワーステアリング機構ＰＳに供給され最高圧を規制するようにしている。
【００１３】
図９に示したシャフト１４を、図示しない駆動源によって回転させると、ロータ１５も回転する。このようにロータ１５が回転すると、その遠心力等によってベーン１６がロータ１５から突出するが、カムリング１７の内壁が略楕円形をしているので、ロータ１５に対してベーン１６が、内壁面に沿って出入り工程を繰り返す。そのため、各ベーン１６の先端がカムリング５に密接したまま回転することになり、各ベーン１６間には、それぞれが独立した室が構成される。
【００１４】
上記のように各ベーン１６間に形成される各室の容積は、ベーン１６がカムリング１７の内壁面に沿って出入りすることによって変化する。そして、上記室の容積が拡大する工程に入ったとき、図示しない吸い込みポートから油を吸い込む吸い込み工程となる。一方、各室が収縮する工程に入ったときは、上記吸い込み工程で吸い込んだ油を吐出する吐出工程になる。このように吸い込み工程と吐出工程とを繰り返すことによって、各室から高圧の圧油を吐出する。また、このようにして各室から吐出される圧油は、サイドプレート１８に形成した吐出流路１９を通って高圧室２０に導かれる。
【００１５】
上記高圧室２０に導かれた圧油は、供給通路４を介して流量制御弁ＦＶに導かれる。流量制御弁ＦＶに導かれた圧油は、図１０に示すように、可変オリフィス３を介してアクチュエータポート２１ａに導かれて、パワーステアリング機構ＰＳに供給されることになる（図８参照）。
また、このとき、可変オリフィス３の上流側と下流側とに圧力差が発生するが、上流側の圧力は、スプール７の他端７ｂに作用し、下流側の圧力がパイロット通路２７を介してパイロット室８に導かれてスプール７の一端７ａに作用する。そのため、スプール７には、可変オリフィス３の下流側の圧力によって、図面左方向の推力が発生する。
【００１６】
そして、上記左方向の推力が、スプリング９のイニシャル荷重よりも大きくなると、このスプリング９に抗してスプール７が図面左方向に移動して、推力と弾性力とがバランスする位置を保つ。このようにスプール７がバランスする位置に移動すると、その他端７ｂが排出通路５とオーバーラップするため、供給通路４と排出通路５とが連通する。このように供給通路４と排出通路５とが連通すれば、吐出油の一部が余剰流量として排出通路５に導かれることになる。
【００１７】
ところで、この従来例では、図１１に示すように、スプール孔６の内周に排出凹部２８を形成している。この排出凹部２８は、ボディ１０に排出通路５を形成するときに、スプール孔６を貫通することによって同時に形成している。つまり、この排出凹部２８は、スプール孔６における排出通路５の開口部に対向する位置に設けている。
したがって、上記のように供給通路４と排出通路５とが連通した場合には、排出凹部２８も供給通路４に連通することになる。そして、この排出凹部２８にも供給通路４から圧油が流れ込んで、この圧油がスプール７に形成した環状溝７ｃを介して排出通路５に導かれることになる。
【００１８】
上記排出凹部２８を設けたのは、排出通路５を介して余剰流量を排出するときに、スプール７の滑らかな移動を確保するためである。すなわち、排出通路５を介して余剰流量を排出するときに、排出通路５の圧力が低くなるために、この排出通路５側にスプール７が引き寄せられる。このようにスプール７が排出通路５側に引き寄せられると、スプール７の滑りが悪くなるために、流量特性も変化してしまうという問題がある。
しかし、上記のように排出通路５の開口部に対向する位置にも排出凹部２８を設けておけば、スプール７に作用する圧力がキャンセルされるため、スプール７の滑りが悪くなることがない。このような理由から、排出凹部２８を、スプール孔６の内周に設けている。
【００１９】
【特許文献１】特開平７−２１７５５０号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上記従来例では、排出通路５に余剰流量の一部が流れ込んだときに、急激な圧力降下によって、排出通路５内でキャビテーションが発生する。このように排出通路５内でキャビテーションが発生すると、ボディ１０がアルミ製のために、エロージョンにより、排出通路５の内周が摩耗したり腐食したりする。そして、このような現象が長期間継続すると、ボディ１０に穴が開いてしまうという問題があった。
【００２１】
また、エロージョンによって排出通路５の内周が削られると、その削りくずなどのコンタミが発生し、このコンタミがベーンポンプにそのまま吸い込まれることによって、吐出性能が低下するという問題もあった。
この発明の目的は、排出通路５内におけるキャビテーションの発生を防止することのできる流量制御弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
第１の発明は、アルミ製のボディと、このボディに形成した供給通路及び排出通路と、これら供給通路及び排出通路に連通するスプール孔と、このスプール孔に摺動自在に組み込んだスプールと、このスプールに形成した環状溝と、上記スプール孔の供給通路側に連通させたアクチュエータポートと、供給通路とアクチュエータポートとの間の流路途中に設けたオリフィスと、スプール孔のアクチュエータポートとは反対側に設けたパイロット室と、このパイロット室に上記オリフィスの下流側の圧力を導くパイロット通路と、パイロット室に設けるとともにスプールに弾性力を作用させるスプリングとを備えている。
【００２３】
そして、上記スプールの移動によって排出通路がスプール孔内を介して供給通路に連通したときに、供給通路からの圧油の一部を余剰流量として、スプールの環状溝を経由して排出通路に導く流量制御弁において、上記スプールのパイロット室と反対側に、直径をスプール径よりも僅かに小さくした小径部を設けるとともに、この小径部と上記環状溝との間に室を備え、上記スプールの移動によって排出通路が供給通路に連通したときに、小径部とスプール孔との間に上流側絞りが形成され、かつ、上記室の下流側であって、スプールとスプール孔との間に下流側絞りが形成されることを特徴とする。
【００２４】
第２の発明は、上記第１の発明における小径部を、間隔を開けて複数設けるとともに、各小径部間に室を設け、各小径部とスプール孔との隙間によって、それぞれ上流側絞りが形成される構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
第１の発明によれば、排出通路が供給通路に連通したときに、小径部とスプール孔との間に上流側絞りが形成され、かつ、上記室の下流側であって、スプールとスプール孔との間に下流側絞りが形成されることにより、供給通路側から排出通路側に排出される圧力を、段階的に下げることができる。このように圧力を段階的に下げることができるので、急激な圧力降下によって生じるキャビテーションの発生を抑えることができる。そして、このようにキャビテーションの発生を抑えることができるので、排出通路内の摩耗等を防止することができる。
【００２６】
第２の発明によれば、下流側絞りの上流側に、複数の上流側絞りが形成されので、供給通路側から排出通路側に排出される圧力を、さらに段階的に下げることができる。このようにすれば、キャビテーションの発生を、より抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１及び図２に、この発明の第１実施形態を示すが、スプールＳ以外の構成については図８〜図１１に示した上記従来例と同じなので、以下では、スプールＳの構成を中心に説明する。なお、従来と同じ構成要素については同じ符号を付している。
図１に示すように、アルミ製のボディ１０に形成したスプール孔６には、スプールＳを摺動自在に組み込んでいる。このスプールＳは、そのパイロット室８と反対側に、図２に示すように小径部３０を設けている。この小径部３０は、その直径をスプールＳの直径よりも僅かに小さくしている。また、この小径部３０は、スプールＳの他端Ｓｂに向かって縮径するテーパ状の連結部３１を介してスプールＳの他端Ｓｂに連続させている
【００２８】
このようにしたスプールＳは、図１に示すように、スプール孔６に挿入すると、その小径部３０とスプール孔６との間に絞り３５が形成される。また、上記連結部３１とスプール孔６との間には、室３２が形成される。
さらに、図示するように、スプールＳの他端Ｓｂが排出通路５にオーバーラップしたときには、スプールＳとスプール孔６との間に絞り３６が形成される。
なお、上記絞り３５が、この発明の上流側絞りに相当し、上記絞り３６が、この発明の下流側絞りに相当する。
【００２９】
次に、この第１実施形態の作用を説明する。
図１に示すように、スプールＳの他端Ｓｂが排出通路５にオーバーラップすると、供給通路４からスプール孔６内に導いた圧油が、排出通路５及び排出凹部２８に排出されるが、このとき、小径部３０とスプール孔６との間には、上流側絞り３５が形成され、スプールＳとスプール孔６との間には、下流側絞り３６が形成される。そのため、スプール孔６内の圧油は、上流側絞り３５→室３２→下流側絞り３６を介して排出通路５及び排出凹部２８に導かれる。そして、上記室３２に導かれる圧油は、上流側絞り３５を通過する過程で、ある程度減圧されるが、その下流側に下流側絞り３６があるために、それほど低圧にはならない。また、室３２から排出通路５及び排出凹部２８に導かれる圧油も、室３２内の圧力がある程度低下しているので、それほど急激に低下しない。
【００３０】
つまり、この第１実施形態によれば、スプール孔６の圧油を、排出通路５または排出凹部２８に排出する過程で、２段階に減圧しているため、急激な圧力降下が生じない。このように急激な圧力降下が生じないので、キャビテーションの発生を抑制することができる。
したがって、排出通路５や排出凹部２８内が磨耗したり削られたりすることを防止でき、アルミ製のボディ１０に孔が開くといった不都合を防止することができる。また、エロージョンによって排出通路５や排出凹部２８が削られることもないので、コンタミの混入によってベーンポンプの吐出性能が低下するといった不都合も生じない。
【００３１】
図３に示した第２実施形態は、連結部３３を、小径部３０に向かって縮径したものであり、それ以外の構成は上記第１実施形態と同じである。
この第２実施形態においても、連結部３３の周囲に形成される室３２の前後に、上流側絞り３５と下流側絞り３６を配置したので、スプール孔６の圧油を排出通路５または排出凹部２８に排出するときに、その圧油を２段階に減圧することができる。したがって、急激な圧力降下を防止して、キャビテーションの発生を防止することができる。
【００３２】
図４に示した第３実施形態は、連結部３４を、円柱状にしたものであり、それ以外の構成は上記第１実施形態と同じである。
この第３実施形態においても、連結部３４の周囲に形成される室３２の前後に、上流側絞り３５と下流側絞り３６を配置したので、スプール孔６の圧油を排出通路５または排出凹部２８に排出するときに、その圧油を２段階に減圧することができる。したがって、急激な圧力降下を防止して、キャビテーションの発生を防止することができる。
【００３３】
図５に示した第４実施形態は、連結部３７の底に丸みを付けたものであり、それ以外の構成は上記第１実施形態と同じである。
この第４実施形態においても、連結部３７の周囲に形成される室３２の前後に、上流側絞り３５と下流側絞り３６を配置したので、スプール孔６の圧油を排出通路５または排出凹部２８に排出するときに、その圧油を２段階に減圧することができる。したがって、急激な圧力降下を防止して、キャビテーションの発生を防止することができる。
また、この第４実施形態のように、連結部３７の底に丸みをつけると、上流側絞り３５と下流側絞り３６との間の圧油の流れがスムーズになるので、排出通路５の内周や排出凹部２８の底等でのキャビテーションを、より確実に防止することができる。
【００３４】
図６に示した第５実施形態は、連結部３８を多角柱にしたものであり、それ以外の構成は上記第１実施形態と同じである。
この第５実施形態においても、連結部３８の周囲に形成される室３２の前後に、上流側絞り３５と下流側絞り３６を配置したので、スプール孔６の圧油を排出通路５または排出凹部２８に排出するときに、その圧油を２段階に減圧することができる。したがって、急激な圧力降下を防止して、キャビテーションの発生を防止することができる。
【００３５】
図７に示した第６実施形態は、スプールＳの他端Ｓｂに、複数の凹部４０を備えた小径部３９を設けたものであり、それ以外の構成は上記第１実施形態と同じである。
この第６実施形態では、小径部３９に設けた複数の凹部４０が、上記室３２の機能を発揮する。そして、この室３２の機能を有する凹部４０の前後に、上流側絞り３５と下流側絞り３６とを配置している。そのため、この第６実施形態においても、スプール孔６の圧油を、排出通路５または排出凹部２８に排出するときに、その圧油を２段階に減圧することができる。したがって、急激な圧力降下を防止して、キャビテーションの発生を防止することができる。
【００３６】
上記第１〜第６実施形態では、上流側絞り３５を１カ所だけに設けているが、この上流側絞りは複数設けてもよい。例えば、スプールＳの環状溝Ｓｃよりも他端Ｓｂ側に、複数の小径部３０を設けるとともに、これら小径部３０間にそれぞれ室３２を設ければ、上流側絞り３５を複数設けることができる。このように上流側絞り３５を複数設ければ、圧力をさらに段階的に減圧することができるので、キャビテーションの発生をより確実に抑えることができる。
【００３７】
また、上記第１〜第６実施形態では、ベーンポンプから吐出された圧油を制御するようにしているが、この発明の流量制御弁は、ギヤポンプなど、他の圧力源から供給される圧油を制御することもできる。
さらに、上記第１〜第６実施形態では、余剰流量を、排出通路５を介してベーンポンプの吸い込み側に戻しているが、余剰流量をタンクに戻してもよい。
ただし、この発明によれば、余剰流量にコンタミが混入することを防止できるので、余剰流量を、排出通路５を介してそのまま吸い込み側に導くベーンポンプに用いた場合には、このベーンポンプの吐出性能を維持できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施形態の断面図である。
【図２】第１実施形態におけるスプールＳの斜視図である。
【図３】第２実施形態の断面図である。
【図４】第３実施形態の断面図である。
【図５】第４実施形態の断面図である。
【図６】第５実施形態におけるスプールＳの斜視図である。
【図７】第６実施形態におけるスプールＳの斜視図である。
【図８】流量制御弁ＦＶを備えたパワーステアリング装置の回路図である。
【図９】べーンポンプの断面図である。
【図１０】従来例の断面図である。
【図１１】流量制御弁ＦＶの説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｓ  スプール
Ｓｃ  環状溝
３  オリフィス
４  供給通路
５  排出通路
６  スプール孔
８  パイロット室
９  スプリング
１０  ボディ
２１ａ  アクチュエータポート
２７  パイロット通路
３０  小径部
３２  室
３５  上流側絞り
３６  下流側絞り
３９  小径部
４０  この発明の室に相当する凹部
【図１】
2005035482.tif 000003
【図２】
2005035482.tif 000004
【図３】
2005035482.tif 000005
【図４】
2005035482.tif 000006
【図５】
2005035482.tif 000007
【図６】
2005035482.tif 000008
【図７】
2005035482.tif 000009
【図８】
2005035482.tif 000010
【図９】
2005035482.tif 000011
【図１０】
2005035482.tif 000012
【図１１】
2005035482.tif 000013